Hotline Layanan
Berita
Berita
Bahan isolasi kunci modul daya
2022-03-17
295
Bahan isolasi utama modul catu daya
Dalam pengembangan modul semikonduktor daya, dengan peningkatan integrasi dan pengurangan volume, konsumsi daya per unit area pembuangan panas meningkat, dan pembuangan panas menjadi masalah utama dalam pembuatan modul. Namun, struktur modul tradisional (pengelasan dan crimping) tidak berhasil menyelesaikan masalah pembuangan panas. Oleh karena itu, persyaratan baru diajukan untuk bahan penghantar panas dan isolasi antara bidang belakang pembuangan panas dan chip. Saat ini material yang digunakan dalam industri elektronika daya di dalam dan luar negeri umumnya berupa struktur pelat komposit keramik-logam yang disebut pelat DBC (Dircet Bonding Copper).
??Yang disebut teknologi DBC mengacu pada teknologi pengikatan langsung tembaga ke bahan keramik pada suhu tinggi. Papan DBC terutama terbuat dari Al2O3, AIN, BeO dan substrat keramik konduktif dan isolasi termal lainnya. BeO jarang digunakan dalam industri karena toksisitasnya. Meskipun AIN memiliki konduktivitas termal yang baik dan koefisien muai panas yang mirip dengan silikon, namun harganya terlalu tinggi. Oleh karena itu, saat ini Al2O3 telah banyak digunakan sebagai substrat insulasi papan DBC, dan AIN juga terus berkembang.
Saat ini, substrat DBC asing telah dimasukkan ke dalam produksi industri, dan banyak digunakan dalam modul semikonduktor daya, transmisi gelombang mikro, penyegelan, dan bidang lainnya. Dalam semikonduktor daya yang sama, dibandingkan dengan modul pengelasan umum, modul pengelasan papan DBC tidak hanya berukuran kecil, ringan dan menghemat komponen, tetapi juga memiliki stabilitas kelelahan termal yang lebih baik dan integrasi yang lebih tinggi. Penelitian di bidang ini di Tiongkok baru saja dimulai, dan belum menghasilkan produksi industri. Institut Isolasi Listrik Universitas Xi'an Jiaotong, dikombinasikan dengan tugas "Rencana Lima Tahun Kedelapan" dari struktur pengemasan modul GTR, mengembangkan papan komposit Al2O3-Cu oleh Teknologi DBC, dan memberikannya kepada Institut Elektronika Daya Xi'an Teknologi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Baru Beijing Power Electronics dan unit lain untuk penggunaan uji coba. Saat ini, produksi batch kecil di laboratorium telah terbentuk. Prospek pasarnya cukup besar.
??Peran papan DBC dalam modul daya adalah sebagai berikut:
1) Sebagai pembawa wafer silikon, tidak ada bahan lain atau garis penghubung di antara keduanya. Substrat, kabel mirip dengan papan sirkuit tercetak.
2) Kinerja insulasi yang baik, mengisolasi bagian konduktif dari bagian pembuangan panas.
3) Kinerja pembuangan panasnya baik, dan panas yang dihasilkan oleh wafer silikon ditransfer ke perangkat pembuangan panas melalui oli mesin konduksi panas.
Oleh karena itu, substrat DBC merupakan substrat dengan konduktivitas dan insulasi termal yang sangat baik.Substrat Al2O3-Cu memiliki karakteristik unggulan sebagai berikut:
1) Ketahanan termal rendah, koefisien muai panas sama dengan Al2O3, mendekati silikon (7.4 · 10-5k-1). Saat digunakan, lapisan transisi tidak diperlukan, dan chip silikon dapat langsung dilas pada substrat DBC.
2) Sifat mekanik yang baik, daya rekat lebih besar dari 5,000 N/cm2 dan ketahanan mengelupas lebih besar dari 90 N/cm;3) Ketahanan korosi, tidak ada deformasi, dan dapat digunakan pada kisaran suhu -55 ~ 860;
4) Isolasi listrik yang sangat baik, tegangan penahan pelat porselen lebih dari 2.5KV.5) Konduktivitas termal yang baik dengan konduktivitas termal 24 ~ 28w/mk；;6) Kemampuan las yang baik, lebih dari 95%.
??
Papan DBC akan menjadi bahan dasar struktur sirkuit elektronik dan teknologi koneksi di masa depan. Ketika laminasi berlapis tembaga organik tradisional tidak dapat memenuhi kinerja guncangan termal komponen, papan DBC akan digunakan sebagai bahan dasar komponen elektronik berdaya tinggi. Dalam penggunaannya, karena lapisan tembaga yang lebih tebal (0.3 mm) dapat menahan beban arus yang lebih tinggi, pada penampang yang sama, hanya diperlukan 12% dari lebar konduktor papan sirkuit tercetak. Tingkat termoelektrik yang baik memungkinkan pemasangan chip daya secara padat. Ini dapat mengirimkan lebih banyak daya per satuan volume, dan meningkatkan keandalan sistem dan peralatan. Hal ini dapat digunakan secara luas dalam bidang terkait elektronika daya berikut:
(1) Perangkat semikonduktor daya seperti IGBT, GTR, SIT, dll.
(2) Sirkuit kendali daya;
(3) Saluran listrik hibrida dan unit struktur listrik baru;
(4) Catu daya relai solid-state dan modul sakelar frekuensi tinggi;
(5) unit pengatur suhu perangkat pemanas elektronik;
(6) Inverter, pengaturan kecepatan motor, saklar tanpa kontak AC;
(7) Perangkat keramik elektronik. Menurut penelitian kami, elektroda berbahan bakar tembaga barium titanat yang dibuat dengan teknologi DBC memiliki resistansi kontak yang lebih rendah dan kinerja yang unggul dibandingkan dengan elektroda berbahan bakar perak biasa dan elektroda berlapis tembaga.
(8) Unit struktural seperti elektronik otomotif dan teknologi kedirgantaraan. Teknologi DBC adalah landasan teknologi "papan inti" masa depan dan mewakili tren perkembangan teknologi pengemasan masa depan. Dengan penerapan papan DBC, ini merupakan langkah menuju teknologi "papan inti" masa depan, dan pada saat yang sama membentuk landasan konsep produk kreatif dan desain peralatan yang sangat terintegrasi.
??Saat ini, dengan pengembangan perangkat baru seperti GTR, IGBT dan SIT, papan DBC dengan konduktivitas termal yang lebih baik diperlukan. Laminasi berlapis tembaga AIN dikembangkan di Jepang untuk pengemasan IGBT.
Dalam pengembangan modul semikonduktor daya, dengan peningkatan integrasi dan pengurangan volume, konsumsi daya per unit area pembuangan panas meningkat, dan pembuangan panas menjadi masalah utama dalam pembuatan modul. Namun, struktur modul tradisional (pengelasan dan crimping) tidak berhasil menyelesaikan masalah pembuangan panas. Oleh karena itu, persyaratan baru diajukan untuk bahan penghantar panas dan isolasi antara bidang belakang pembuangan panas dan chip. Saat ini material yang digunakan dalam industri elektronika daya di dalam dan luar negeri umumnya berupa struktur pelat komposit keramik-logam yang disebut pelat DBC (Dircet Bonding Copper).
Saat ini, substrat DBC asing telah dimasukkan ke dalam produksi industri, dan banyak digunakan dalam modul semikonduktor daya, transmisi gelombang mikro, penyegelan, dan bidang lainnya. Dalam semikonduktor daya yang sama, dibandingkan dengan modul pengelasan umum, modul pengelasan papan DBC tidak hanya berukuran kecil, ringan dan menghemat komponen, tetapi juga memiliki stabilitas kelelahan termal yang lebih baik dan integrasi yang lebih tinggi. Penelitian di bidang ini di Tiongkok baru saja dimulai, dan belum menghasilkan produksi industri. Institut Isolasi Listrik Universitas Xi'an Jiaotong, dikombinasikan dengan tugas "Rencana Lima Tahun Kedelapan" dari struktur pengemasan modul GTR, mengembangkan papan komposit Al2O3-Cu oleh Teknologi DBC, dan memberikannya kepada Institut Elektronika Daya Xi'an Teknologi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Baru Beijing Power Electronics dan unit lain untuk penggunaan uji coba. Saat ini, produksi batch kecil di laboratorium telah terbentuk. Prospek pasarnya cukup besar.
??Peran papan DBC dalam modul daya adalah sebagai berikut:
1) Sebagai pembawa wafer silikon, tidak ada bahan lain atau garis penghubung di antara keduanya. Substrat, kabel mirip dengan papan sirkuit tercetak.
2) Kinerja insulasi yang baik, mengisolasi bagian konduktif dari bagian pembuangan panas.
3) Kinerja pembuangan panasnya baik, dan panas yang dihasilkan oleh wafer silikon ditransfer ke perangkat pembuangan panas melalui oli mesin konduksi panas.
Oleh karena itu, substrat DBC merupakan substrat dengan konduktivitas dan insulasi termal yang sangat baik.Substrat Al2O3-Cu memiliki karakteristik unggulan sebagai berikut:
1) Ketahanan termal rendah, koefisien muai panas sama dengan Al2O3, mendekati silikon (7.4 · 10-5k-1). Saat digunakan, lapisan transisi tidak diperlukan, dan chip silikon dapat langsung dilas pada substrat DBC.
2) Sifat mekanik yang baik, daya rekat lebih besar dari 5,000 N/cm2 dan ketahanan mengelupas lebih besar dari 90 N/cm;3) Ketahanan korosi, tidak ada deformasi, dan dapat digunakan pada kisaran suhu -55 ~ 860;
4) Isolasi listrik yang sangat baik, tegangan penahan pelat porselen lebih dari 2.5KV.5) Konduktivitas termal yang baik dengan konduktivitas termal 24 ~ 28w/mk；;6) Kemampuan las yang baik, lebih dari 95%.
??
Papan DBC akan menjadi bahan dasar struktur sirkuit elektronik dan teknologi koneksi di masa depan. Ketika laminasi berlapis tembaga organik tradisional tidak dapat memenuhi kinerja guncangan termal komponen, papan DBC akan digunakan sebagai bahan dasar komponen elektronik berdaya tinggi. Dalam penggunaannya, karena lapisan tembaga yang lebih tebal (0.3 mm) dapat menahan beban arus yang lebih tinggi, pada penampang yang sama, hanya diperlukan 12% dari lebar konduktor papan sirkuit tercetak. Tingkat termoelektrik yang baik memungkinkan pemasangan chip daya secara padat. Ini dapat mengirimkan lebih banyak daya per satuan volume, dan meningkatkan keandalan sistem dan peralatan. Hal ini dapat digunakan secara luas dalam bidang terkait elektronika daya berikut:
(1) Perangkat semikonduktor daya seperti IGBT, GTR, SIT, dll.
(2) Sirkuit kendali daya;
(3) Saluran listrik hibrida dan unit struktur listrik baru;
(4) Catu daya relai solid-state dan modul sakelar frekuensi tinggi;
(5) unit pengatur suhu perangkat pemanas elektronik;
(6) Inverter, pengaturan kecepatan motor, saklar tanpa kontak AC;
(7) Perangkat keramik elektronik. Menurut penelitian kami, elektroda berbahan bakar tembaga barium titanat yang dibuat dengan teknologi DBC memiliki resistansi kontak yang lebih rendah dan kinerja yang unggul dibandingkan dengan elektroda berbahan bakar perak biasa dan elektroda berlapis tembaga.
(8) Unit struktural seperti elektronik otomotif dan teknologi kedirgantaraan. Teknologi DBC adalah landasan teknologi "papan inti" masa depan dan mewakili tren perkembangan teknologi pengemasan masa depan. Dengan penerapan papan DBC, ini merupakan langkah menuju teknologi "papan inti" masa depan, dan pada saat yang sama membentuk landasan konsep produk kreatif dan desain peralatan yang sangat terintegrasi.
??Saat ini, dengan pengembangan perangkat baru seperti GTR, IGBT dan SIT, papan DBC dengan konduktivitas termal yang lebih baik diperlukan. Laminasi berlapis tembaga AIN dikembangkan di Jepang untuk pengemasan IGBT.
粤公网安备44030002007346号